UPOS3 / раздел5

5.7. Блок измерения частоты следования импульсов

Частотно – измерительные блоки строятся по типовой структуре, рис. 5.7.1.

Рис. 5.7.1. Функциональная схема частотно – измерительного блока

Узлы блока строятся по типовым решениям на типовых ИС. В качестве селектора можно использовать ячейки И-НЕ или И. Использование инверсного стробимпульса T₀ позволяет применять ячейки ИЛИ либо ИЛИ-НЕ. Инверсия не изменяет количество фронтов импульсов, поступающих на счётчик. Наличие регистра RG, в который записывается код после окончания импульса T₀, позволяет устранить мелькание цифр при индикации кода N_x.

Преобразователь кодов X/Y строится по известным положениям [18, c. 106-112, 19, c. 138-143], преобразуя тетрадно - десятичные коды на выходе регистра RG в код, необходимый для управления конкретным типом индикатора. Общий подход к построению преобразователя кодов – это составляющие комбинационной таблицы, устанавливающей соответствие входного и выходного кодов, и по ней синтез соответствующей электрической схемы. В настоящее время для преобразователей кодов в основном обычно применяются ИС, в том числе и дешифраторы (преобразователи двоичных кодов в десятичный). Могут использоваться и БИС, содержащие и регистр RG, и преобразователь кодов X/Y на несколько десятичных разрядов. Так в комплекте с микроЭВМ широкого применения К1820ВЕ2 имеется устройство управления сегментными катодолюминесцентными индикаторами К1820ИД1.

В качестве регистров RG широко используются ИС параллельных регистров на основе D-триггеров, являющихся ячейками памяти. Высокий уровень интеграции позволил разместить в одном корпусе несколько D-триггеров [18, с. 75-79]. Для ЦИУ с шинной организацией целесообразно использовать специальные регистры, предназначенные для работы на магистраль. Это вариант ИС серии 1533ИР22, ИР33, 34, работающие на магистраль без буфера: в диапазоне напряжений питания 4,5-5,5В, ёмкость нагрузки может достигать 50пФ. А 8-разрядный двунаправленый шинный формирователь (КМОП) КР1834ВА86, 87, имея Z-состояние, работает в диапазоне частот до 10МГц на нагрузку до 200пФ, выдерживая воздействие статического электричества до 1кВ.

Широко распространённым вариантом, применяемым при построении цифровых отсчётных устройств, является способ динамической индикации, когда преобразователь кодов X/Y рассчитан только на одну декаду, а обслуживает поочерёдно все декады. Этим уменьшается аппаратная избыточность при построении таких узлов.

При динамической индикации для управления всеми разрядами индикатора используется один преобразователь двоично-десятичного кода в код управления. Разряды включаются поочередно. Причем, если частота включения f  24 Гц, то из-за инерционности зрения мерцания знаков не наблюдается [2, с. 87-90].

Наиболее пригодны для динамической индикации катодолюминисцентные, газоразрядные и полупроводниковые индикаторы [1, c. 341-323].

Динамическая индикация бывает поразрядной и фазоимпульсной.

При поразрядной индикации к одному преобразователю кода поочередно подключаются декадные регистры и одновременно на соответствующий разряд подается питание.

При фазоимпульсной индикации каждому знаку соответствует свое временное положение импульса. На преобразователь кода последовательно подаются двоично-десятичные коды от 0 до 9. Когда этот код совпадает с содержимым декадного регистра, на соответствующий разряд индикатора подается питание. Таким образом управляющий код и питание одновременно подаются на все разряды, содержащие определенную цифру.

Для мозаичных полупроводниковых индикаторов с матрицей элементов применяется перекрестная коммутация, когда синтез каждого знака осуществляется по строкам или по столбцам.

Динамическая индикация в многоразрядных ЦОУ позволяет уменьшить количество элементов, упростить схему, благодаря импульсному питанию уменьшить потребляемую мощность. Пример схемы динамической индикации приведён на рис. 5.7.2.

В схеме число индикаторов m соответствует номеру старшего десятичного разряда. Распределитель импульсов РИ имеет m выходов и преобразует временную последовательность импульсов в пространственно-временную. Двоично-десятичный код из регистра RG через логические ключи на схемах И и через схемы ИЛИ поступает на преобразователь кода X/Y. Индикаторы запитываются через аналоговые ключи SW. Т.о., импульс питания поступает на соответствующий индикатор, когда на выходе преобразователя кода X/Y имеется код данного десятичного разряда. Свечение индикаторов циклически повторяется с частотой f_т24m.

Рис. 5.7.2. Схема динамического отсчётного устройства